大家知道合成孔徑雷達(dá)（SAR）是一種利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對運動把尺寸較小的真實天線孔徑用數(shù)據(jù)處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達(dá)，從而獲得較高的方位分辨率。 SAR有不同的工作模式，如條帶模式、掃描模式、聚束模式、動目標(biāo)模式和干涉模式等。在不同的工作模式下，天線的指向和波束形狀不同。天線形式影響了合成孔徑雷達(dá)的覆蓋范圍、分辨率和信噪比等性能指標(biāo)。

條帶模式

Stripmap SAR

天線指向保持不變，勻速掃過地面，得到連續(xù)的條帶圖像。天線不需要掃描，反射面天線或相控陣天線均可實現(xiàn)，這是SAR最經(jīng)典的一種工作模式。



條帶模式的優(yōu)點是可以獲得高分辨率的地面圖像，適用于細(xì)節(jié)豐富的地面目標(biāo)觀測，如城市、道路等。但是，由于覆蓋面積較小，所以不適用于大面積地面的觀測。

掃描模式

ScanSAR

天線指向隨著雷達(dá)平臺移動而改變，天線在距離方向進(jìn)行多次掃描，獲得寬幅度的圖像覆蓋范圍，從而提高觀測效率和數(shù)據(jù)利用率。但是掃描SAR衛(wèi)星也需要犧牲方位向分辨率和信噪比，以及面臨多普勒頻移和波束指向等技術(shù)難題。



ScanSAR要求天線能在距離向進(jìn)行機械掃描或者電子掃描方式。該模式的優(yōu)點是可以獲得大面積的地面圖像，適用于大規(guī)模地面的觀測，如氣候變化、災(zāi)害監(jiān)測等。但是，由于需要在大范圍內(nèi)掃描，所以分辨率相對較低。

聚束模式

Spotlight SAR

天線指向在一定范圍內(nèi)跟蹤一個目標(biāo)區(qū)域，增加對該區(qū)域的觀測時間，得到高分辨率的圖像。因此，聚束模式要求天線在方位向能進(jìn)行機械掃描或電子掃描。



聚束模式通過對多個波束的回波進(jìn)行合成，可以獲得這些小區(qū)域的高分辨率圖像，提高了觀測的效率，但是覆蓋面積較小。

地面動目標(biāo)模式

GMTI SAR

該模式用于檢測和跟蹤地面上的移動目標(biāo)，通過分析不同時間的雷達(dá)回波，可以獲取目標(biāo)的動態(tài)信息，如速度和方向。 該模式的優(yōu)點是可以實時監(jiān)測動態(tài)目標(biāo)，如車輛、船只等，但是對靜態(tài)目標(biāo)的觀測效果不佳。它要求天線在方位向具有兩個或者兩個以上的通道，具體的通道的間距和數(shù)量與動目標(biāo)性能相關(guān)。

干涉模式

Interferometric SAR

使用兩個或多個天線同時或先后觀測同一區(qū)域，利用相位差信息獲取地形高程或表面變化等信息，從而實現(xiàn)地表運動監(jiān)測、地質(zhì)、地形圖繪制等應(yīng)用。但是干涉SAR衛(wèi)星也需要更精確的軌道控制和定軌技術(shù)，以及更復(fù)雜的干涉處理和相位解纏算法。



這種模式的優(yōu)點是可以獲取精確的地面高度信息，適用于地形測繪和地殼形變監(jiān)測等。但是，需要同時發(fā)射多個波束，所以系統(tǒng)復(fù)雜度和計算量較大。 本文僅列出了有限的幾種模式，若需要實現(xiàn)全部SAR模式，則需要兩幅多通道相控陣天線。

審核編輯：劉清